(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211052052.4 (22)申请日 2022.08.31 (71)申请人 天津鑫隆科技发展 有限公司 地址 300000 天津市滨 海新区空港经济区 经二路225号中 国民航产业化基地 1号 厂房A区3层4- 5跨南侧厂房 (72)发明人 王刚　王宇　杨敏山　徐建民　 (74)专利代理 机构 天津睿勤专利代理事务所 (普通合伙) 12225 专利代理师 孟福成 (51)Int.Cl. G01N 21/59(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种采用准直激光作为校准光源的自对准 大气透射仪 (57)摘要 本发明公开了一种采用准直激光作为校准 光源的自对准大气透射仪， 包括发射端与接收 端； 本发明采用准直激光作为对准光源， 接收端 通过CCD探测器和精密电控旋转俯仰台进行接收 端与发射端的精密 自对准； 采用LED扩展光源作 为大气透过率实时测量光源； 采用准直激光作为 校准光源。 本发明采用LED扩展光源实时测量大 气透过率， 在需要对所测消光系数进行校准的情 况下， 短暂开启准直激光进行消光系数标准值测 量； LED扩展光源能使装置在不需要精密对准的 情况下获得可靠的测量结果， 且使用寿命长； 准 直激光能够在测量光源显著 衰减、 仪器窗口污染 等情况下为装置准确测量消光系数提供校准手 段， 同时在发射端与接收端发生显著偏移时， 能 够通过准 直激光进行全自动对准。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 115420712 A 2022.12.02 CN 115420712 A 1.一种采用准直激光作为校准光源的自对准大气透射仪， 包括发射端与接收端， 其特 征在于， 所述发射端包括激光器(1)、 激光扩束准直系统(2)、 全反镜(3)、 发射端宽带分光棱 镜(4)、 发射端凸透镜(5)、 发射端硅光电二极管(6)、 大功率LED(7)和LED反光碗(8)； 所述接 收端包括接收端宽带分光棱镜(9)、 接收端凸透镜(10)、 接收端硅光电二极管(11)、 校准凸 透镜(12)、 C CD探测器(13)和精密电控旋转俯仰台(14)； 所述激光器(1)、 激光扩束准直系统(2)、 全反镜(3)沿X轴正方向依次设置成一排， 所述 全反镜(3)反光侧沿Y轴正方向依次设置所述 发射端宽带分光棱镜(4)、 发射端凸透镜(5)和 发射端硅光电二极管(6)， 沿X轴正方向依次设置所述大功率LED(7)、 LED反光碗(8)、 发射端 宽带分光棱镜(4)和发射窗口； 所述激光器(1)发射的激光经过所述激光扩束准直系统(2) 扩束准直， 生成准直激光， 再经过所述全反镜(3)反射后， 照射至所述发射端宽带分光棱镜 (4)并被分为两束光， 其中一束准直激光经发射窗口出射并照射至所述接收端， 另一束准直 激光经所述 发射端凸透镜(5)汇聚照射至所述 发射端硅光电二极管(6)， 所述大功率LED(7) 发射的LED光经所述LED反光碗(8)反射产生LED扩展光源， 并透过所述宽带分光棱镜(4)照 射至所述接收端， 经所述发射端宽带分光棱镜(4)反射的LED光， 同样经所述发射端凸透镜 (5)汇聚后 照射至所述发射端硅光电二极管(6)； 所述接收端宽带分光棱镜(9)、 校准凸透镜(12)、 CCD探测器(13)沿X轴方向依次设置成 一排， 所述接收端宽带分光棱镜(9)的反光侧沿Y轴方向依次设置所述接收端凸透镜(10)和 接收端硅光电二极管(11)， 所述接收端宽带分光棱镜(9)、 校准凸透镜(12)、 CCD探测器 (13)、 接收端凸透镜(10)、 接收端硅光电二极管(11)均设置在所述精密电控旋转俯仰台 (14)上； 照射至所述接收端的光束经所述接收端宽带分光棱镜(9)分为两束， 其中一束光透 过所述接收端宽带分光棱镜(9)经所述接校准凸透镜(12)汇聚至所述CCD探测器(13)， 另外 一束光经所述接收端宽带分光棱镜(9)反射， 经所述接收端凸透镜(10)汇聚至所述接收端 硅光电二极管(1 1)。 2.根据权利要求1所述的一种采用准直激光作为校准光源的自对准大气透射仪， 其特 征在于， 所述激光器(1)为发射5 32nm波长 激光的半导体激光器。 3.根据权利要求1所述的一种采用准直激光作为校准光源的自对准大气透射仪， 其特 征在于， 所述大功率 LED(7)发射绿光。 4.根据权利要求1所述的一种采用准直激光作为校准光源的自对准大气透射仪， 其特 征在于， 采用准直激光作为所述 发射端与接收端的对准光源， 并在接收端通过所述CCD 探测 器(13)反馈发射端与接收端的相对旋转与相对俯仰的二维移动信息， 所述CCD探测器(13) 感光面上 的汇聚光斑在对准位置的左右偏移反 映了发射端与接 收端的相对位置发生水平 偏转， 上下偏移反映了发射端与接 收端的相对位置发生俯仰角度变化， 通过所述精密电控 旋转俯仰台(14)的全自动水平旋转和俯仰角度调节可以相应的将光斑移动调整复原至对 准位置。 5.根据权利要求1所述的一种采用准直激光作为校准光源的自对准大气透射仪， 其特 征在于， 采用所述LED扩展光源作为大气 透过率实时测量光源， 并在所述大功 率LED(7)和所 述LED反光碗(8)之间加装LED扩散板使所述LED扩展光源在扩展光斑范围内的光强度保持 均匀。 6.根据权利要求1所述的一种采用准直激光作为校准光源的自对准大气透射仪， 其特权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115420712 A 2征在于， 采用准直激光作为校准光源， 所述接 收端能够将所述发射端发射的准直激光全部 收集并测 量其强度； 校准时， 通过对所述发射端测得的发射光强度与所述接 收端测得的接 收光强度对比， 获得真实的大气透过率数值， 将由该透过率所计算得到的大气消 光系数值 作为采用LED扩展光源时所获消光系数归一化数值的最高值进 行校准， 从而将采用LED扩展 光源时所获消光系数归一 化数值重新校准， 使得其测量 值为准确的消光系数 数值。 7.根据权利要求1所述的一种采用准直激光作为校准光源的自对准大气透射仪， 其特 征在于， 测量发射光强度的所述发射端硅光电二极管(6)与测量接收光强度的所述接 收端 硅光电二极管(1 1)为相同型号， 可将大气消光系数直接与其输出电压的差值相对应。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115420712 A 3